2014 Fiscal Year Research-status Report
経頭蓋持続的磁場の付与による皮質一次運動野刺激方法に関する萌芽的研究
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26560276
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| Research Institution | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
金子 文成 札幌医科大学, 保健医療学部, 准教授 (00344200)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リハビリテーション / 電気刺激 / 神経栄養因子 / 運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質一次運動野の興奮性操作は，脳卒中片麻痺をはじめ，いくつかの疾患に対する有効な治療として期待されている。これまでは，非侵襲的に脳刺激を行う方法である経頭蓋磁気刺激を用いた連発法によって一次運動野興奮性を操作する方法が開発されてきたが，てんかんリスクなど，汎用化するにはリスクが残る点が限界であった。また，電流を付与する方法として経頭蓋直流電気刺激に関する研究もなされているが，この場合には電極を直接皮膚に貼付することから火傷のリスクを完全に消去することは困難である。また，いずれにしても，電源や特定の装置が必要である。
それに対して，近年，健康な被験者の頭蓋に永久磁石を設置することで静磁界を付与し，一次運動野の興奮性を低下させることができると報告された。これまでの報告では，興奮性を低下させることに限定されている。もし一次運動野の興奮性を高めることができれば，治療としての有効利用が現実的になるが，現時点でそのような報告はない。
経頭蓋磁気刺激では，刺激頻度を調整することで，興奮性効果と抑制性効果を誘導することができる。経頭蓋電気刺激の場合には，極性を反対にすることで，興奮性効果と抑制性効果を得ることができる。このように，刺激電流の極性や刺激頻度などのパタンを調整することで，抑制や興奮などの効果を操作できる可能性があるが，永久磁石を使用した研究ではそのような報告はない。そこで当該研究では，電磁石を用いて一次運動野興奮性増大を可能にする方法を確立する挑戦的開発を行なうこととした。具体的には，磁界強度，および 磁界強度を時間変化させる周期を調整することで誘起電流強度を調整し，それによって，一次運動野興奮性を増大させる方法を探索する。磁界強度の時間変化については，0.5-0.1Hz程度のゆっくりとした変化をさせることとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成26年度は，研究第一段階として，永久磁石を使用して静磁界強度を多段階設定し，過去の研究を踏襲した実験を行ない，付与する磁界強度と皮質一次運動野興奮性変化との関係を明らかにすることを目標としていた。さらに，第二段階の研究として，適切な磁界強度で刺激を実施できる仕様で電磁石をオーダメードし，磁界強度をコンピュータ制御で調整することによって実験を行なうことを企画していた。しかし，コスト削減を考えると永久磁石実験で実施しようとして内容の実験を，電磁石を用いて実施する方が効率が良いと考え，両方の実験で使用することが可能な仕様での電磁石を製作することに取り組んだ。
その結果，電磁石の設計に大量の時間を要し，当初計画していた目標までの実験を終了することができなかった。結果的に，電磁石で当初の計画を遂行することが難しいため，静磁石を用いた方法で代替する必要性を生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，電磁石での実験装置の作成にこだわらないこととする。当初計画していたよりも静磁石の強度を多段階設定できるように環境を整える。また，磁界強度を経時的に変化させる方法としては，頭蓋と静磁石との距離を調整することにより実施する方法をとる。これにより，電磁石で実施しようとしていた経時的に磁場を変化させることを実現する。その他，検査方法などは当初からの予定に変更はなく，スムースな実施が見込まれる。
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| Causes of Carryover |
永久磁石，ならびに電磁石を用いて，経頭蓋的に脳へ刺激を実施し，その刺激の影響を検査する実験を計画していた。コスト削減の面から，永久磁石を使用した実験と，電磁石を用いた実験との両方の環境を整えるよりも，電磁石を使用して永久磁石を使用した実験も代用して実施する方が効率的であると考えた。これに伴って，電磁石の設計と作成を実施することを計画していた。その結果，電磁石の設計に大量の時間を要し，当初計画していた電磁石のオーダメイドを実施するに至らなかったことが次年度使用額が生じた理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
電磁石を使用する計画にしていた実験に関して，代替手段として静磁石を使用する。その際，静磁石の強度を多段階設定できるように頭蓋と静磁石との距離を調整する仕組みを構築し，実際の磁場計測を行なうことで適切な強度を設定する。以上のように，代替手段を含めた方法を用いて実験を実施することにより，目的を達成する。
平成27年度前半に静磁石による刺激システム構築を完了する。このとき，次年度使用となっている予算を使用する。
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